KR950002190B1 - Semiconductor device isolation method - Google Patents

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KR950002190B1 KR1019920004179A KR920004179A KR950002190B1 KR 950002190 B1 KR950002190 B1 KR 950002190B1 KR 1019920004179 A KR1019920004179 A KR 1019920004179A KR 920004179 A KR920004179 A KR 920004179A KR 950002190 B1 KR950002190 B1 KR 950002190B1
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김광호
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components

Abstract

The method includes the steps of sequentially forming an oxidation stopper film (2), a 1st insulating film (5) and a 2nd insulating films (10) on a substrate (100), selectively etching the films (5,10) to form a narrow opening part (20) of 0.5 micron and a wide opening part (25) of 0.9 micron, forming spacers (17) on the inner side walls of openings (20,25), etching the substrate (100) to form a narrow trench (30) and a wide trench (35), thermally oxidizing the inner sides of trenches to form a 1st thermal oxide film (4) to bury the inner sides of trenches, partially filling the trenches with 1st material layer (45), and forming a 2nd thermal oxide film (50) on the layer (45), thereby preventing the bird's beaks and reducing the size of opening part to reduce the device size.

Description

반도체장치의 소자분리방법Device Separation Method of Semiconductor Device

제1도는 반도체장치의 소자형성영역과 소자분리영역을 나타내는 간략한 레이아웃도.1 is a simplified layout diagram showing device formation regions and device isolation regions of a semiconductor device.

제2a도 내지 제2e도는 종래의 기술에 따른 반도체장치의 소자분리영역을 형성하는 공정을 도시한 공정순서도.2A to 2E are process flow charts showing a process for forming a device isolation region of a semiconductor device according to the prior art.

제3a도 내지 제3g도는 본 발명에 따른 반도체장치의 소자분리영역을 형성하는 공정을 도시한 공정순서도.3A to 3G are process flowcharts showing a process of forming an element isolation region of a semiconductor device according to the present invention.

본 발명은 반도체장치의 소자분리방법에 관한 것으로, 특히 반도체장치의 소자분리영역을 최소할 수 있는 반도체장치의 소자분리방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device isolation method of a semiconductor device, and more particularly, to a device isolation method of a semiconductor device capable of minimizing device isolation regions of a semiconductor device.

최근 반도체장치의 제조기술의 발달과 메모리소자의 응용분야가 확장되어 감에 따라 대용량의 메모리소자의 개발이 진척되고 있는데, 이러한 메모리소자의 대용량화는 각 세대마다 2배로 진행되는 미세프로세스 기술을 기본으로 한 메모리셀 연구에 의해 추진되어 오고 있다. 특히 소자간을 분리하는 소자분리영역의 축소는 메모리소자의 미세화 기술에 있어서 중요한 항목중의 하나로 대두되고 있다.Recently, as the development of semiconductor device manufacturing technology and the application of memory devices have been expanded, the development of large-capacity memory devices has been progressed. It has been promoted by a memory cell study. In particular, the reduction of the device isolation region that separates devices has emerged as one of the important items in the technology of miniaturization of memory devices.

종래의 소자분리기술로는 반도체기판상에 두꺼운 산화막을 선택적으로 성장시켜 소자분리영역을 형성하는 LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon) 기술이 최근까지 주종을 이루었다. 그러나 상기 LOCOS 기술은 소자분리영역의 측면확산 및 버즈비크(bird's beak)에 의해 소자분리영역의 폭을 감소시킬 수 없다.따라서 소자설계치수가 서브마이크론(submicron) 이하로 줄어드는 대용량의 메모리소자에 있어서는 상기 LOCOS 기술의 적용이 불가능하기 때문에 새로운 소자분리기술이 필요하게 되었다.Conventional device isolation techniques have recently been dominated by LOCOS (LOCal Oxidation of Silicon) technology, which selectively grows thick oxide films on semiconductor substrates to form device isolation regions. However, the LOCOS technique cannot reduce the width of the device isolation region due to side diffusion of the device isolation region and bird's beak. Thus, in a large-capacity memory device whose device design dimension is reduced to less than submicron, Since the LOCOS technology is not applicable, a new device isolation technology is needed.

이에 따라 새로운 소자분리기술의 필요성과 에칭(etching) 기술의 발달로, 반도체기판에 폭 1㎛ 이하, 깊이가 수 ㎛정도의 홈을 형성하여 소자간을 전기적으로 분리할 수 있는 트렌치를 이용한 소자분리기술이 나오게 되었다. 이 트렌치를 이용한 소자분리기술에 의해 종래의 LOCOS 기술에 비해 80%에 가까운 소자분리영역의 축소가 가능해졌다.Accordingly, with the necessity of a new device isolation technology and the development of etching technology, device isolation using a trench capable of electrically separating devices by forming grooves having a width of 1 μm or less and a depth of several μm in a semiconductor substrate is formed. Technology came out. The device isolation technology using this trench allows the device isolation area to be reduced by nearly 80% compared to the conventional LOCOS technology.

제 1 도는 반도체장치의 소자형성영역과 소자분리영역을 형성하기 위한 간략한 레이아웃도이다.1 is a simplified layout diagram for forming an element formation region and an isolation region of a semiconductor device.

제 1 도를 참조하면, 소자분리영역과 활성영역을 구분하기 위한 마스크패턴(P)을 도시한 것으로서, 'P'로 표시된 박스(box) 내부가 소자가 형성되는 활성영역에 해당하며, 그 이외의 부분이 소자분리를 위한 필드산화막 내지는 트렌치가 형성되는 소자분리영역에 해당한다.Referring to FIG. 1, the mask pattern P for dividing the device isolation region from the active region is shown. The inside of the box indicated by 'P' corresponds to the active region in which the element is formed. The portion of corresponds to a device isolation region in which a field oxide film or a trench for device isolation is formed.

일반적으로 대용량의 반도체소자에 있어서, 고집적화로 인해 소자형성영역을 정의하는 마스크패턴(P)간의 간격이 AA' 선을 기준으로 했을때 일정하지 않고, 'B'와 'C'처럼 서로 다른 것을 볼 수 있다. 즉, 서로 다른 크기를 갖는 필드산화막 또는 트렌치가 형성되어야 함을 알 수 있다.In general, in a large-capacity semiconductor device, due to high integration, the distance between the mask patterns P defining the device formation region is not constant when the AA 'line is referenced, and it is different from each other such as' B' and 'C'. Can be. That is, it can be seen that field oxide films or trenches having different sizes should be formed.

제2a도 내지 제2e도는 종래의 기술에 의한 반도체장치의 소자분리영역을 형성하는 공정을 도시한 공정순서도로서, 제 1 도의 AA'선을 자른 단면구조이다.2A to 2E are process flow charts showing a process of forming an element isolation region of a semiconductor device according to the prior art, which is a cross-sectional structure taken along the line AA 'of FIG.

먼저 제2a도를 참조하면, 반도체기판(100)상에 패드산화막(1), 제 1 절연막(5), 제 2 절연막(10)을 순차적층시킨다. 이때 상기 제 1 절연막은 예를들면 실리콘나이트라이드를, 제 2 절연막(10)은 HTO(High Temperature Oxide)를 절연물질로 사용한다. 이어서 상기 제 2 절연막(10)위에 포토레지스트를 도포, 마스크 노광 및 현상하여 제 1 도의 참조부호 P와 같은 제 1 마스크패턴(15)을 형성하고 상기 제 1 마스크패턴(15)을 적용하여 상기 제 2 절연막(10) 및 제 1 절연막(5)을 선택적으로 식각한다.First, referring to FIG. 2A, the pad oxide film 1, the first insulating film 5, and the second insulating film 10 are sequentially layered on the semiconductor substrate 100. In this case, for example, the first insulating layer uses silicon nitride, and the second insulating layer 10 uses high temperature oxide (HTO) as an insulating material. Subsequently, a photoresist is applied, masked, and developed on the second insulating film 10 to form a first mask pattern 15 as shown by reference numeral P of FIG. 1, and the first mask pattern 15 is applied to the first mask pattern 15. The second insulating film 10 and the first insulating film 5 are selectively etched.

제2b도를 참조하면, 상기 제 1 마스크패턴을 제거하고 상기 식각된 제 2 절연막(10) 및 제 1 절연막(5)을 제 2 마스크패턴으로 하여 상기 패드산화막(1)을 이온반응성 에칭(RIE ; Reactive Ion Etching)하여 상기 반도체기판(100)의 소정의 영역을 노출시켜 가로폭이 제 1 도의 참조부호 B와 같은 개구부(이하, 좁은 개구부라 한다)와, 참조부호 C와 같은 개구부(이하, 넓은 개구부라 한다)를 형성한다. 이어서 상기 좁은 개구부 및 넓은 개구부를 통하여 상기 반도체기판(100)을 식각함으로써 가로폭이 B인 트렌치(20)(이하, 좁은 트렌치라 한다)와, 가로폭이 C인 트렌치(25)(이하, 넓은 트렌치라 한다)를 형성한다. 이때 상기 제 2 절연막(10)은 패드산화막(1)의 식각공정시 식각선택비에 따라 식각되어 적은양이 남아있게 된다.Referring to FIG. 2B, the pad oxide layer 1 is subjected to ion reactive etching (RIE) by removing the first mask pattern and using the etched second insulating layer 10 and the first insulating layer 5 as a second mask pattern. Reactive Ion Etching to expose a predetermined region of the semiconductor substrate 100 so that the width of the semiconductor substrate 100 is the same as the opening of the reference numeral B of FIG. 1 (hereinafter referred to as a narrow opening), and the opening of the same reference numeral C of the following (hereinafter, Wide openings). Subsequently, the semiconductor substrate 100 is etched through the narrow and wide openings, thereby forming a trench 20 having a width B (hereinafter referred to as a narrow trench) and a trench 25 having a width C (hereinafter, referred to as a wide width). A trench). At this time, the second insulating film 10 is etched according to the etching selectivity during the etching process of the pad oxide film 1 so that a small amount remains.

제2c도를 참조하면, 상기 좁은 트렌치(20)과 넓은 트렌치(25)의 내벽을 열산화시켜 500Å 이하의 제 1차열산화막(30)을 형성한 후 결과를 전면에 산화가 가능한 물질로서 예를 들면, 다결정 실리콘을 소정의 두께로 도포하여 제 1 물질층(35)을 형성시킨 후 이것을 이방성 식각하여 상기 트렌치 내부에만 남아있도록 한다. 이때 상기 넓은 트렌치의 가운데 부분은 A처럼 함몰됨을 볼 수 있다.Referring to FIG. 2C, the inner walls of the narrow trenches 20 and the wide trenches 25 are thermally oxidized to form the first thermally oxidized film 30 of 500 를 or less. For example, polycrystalline silicon is applied to a predetermined thickness to form the first material layer 35 and then anisotropically etched so that it remains only inside the trench. At this time, it can be seen that the center portion of the wide trench is recessed like A.

제2d를 참조하면, 상기 트렌치(20,25)의 상부 영역의 제 1 물질층을 열산화시켜 필드산화막(40)을 형성한다. 이때 상기 좁은 트렌치(20)의 상부 영역은 평탄화되지만 넓은 트렌치(25) 상부의 필드산화막(40)은 함몰된 종전의 형태에 따라 A'처럼 함몰된다.Referring to FIG. 2D, the field oxide layer 40 is formed by thermally oxidizing the first material layer in the upper regions of the trenches 20 and 25. At this time, the upper region of the narrow trench 20 is planarized, but the field oxide film 40 on the wide trench 25 is recessed like A 'according to the former form recessed.

제2e도를 참조하면, 상기 제 2 절연막 및 제 1 절연막을 VOE(Buffered Oxide Etchant) 용액 또는 인산(H3PO4)용액으로 처리하여 제거한 후 희생산화막을 성정시켜 스트레스(Stress)를 보상하고 다시 상기 희생산화막 및 필드산화막(40)의 일부를 식각하여 소자분리영역을 완성한다. 이때도 역시 상기 넓은 트렌치 상부의 가운데 부분이 A″처럼 함몰된다.Referring to FIG. 2e, the second insulating film and the first insulating film are treated with a VOE (Buffered Oxide Etchant) solution or a phosphoric acid (H 3 PO 4 ) solution to remove the sacrificial oxide film, and the stress is compensated again. A portion of the sacrificial oxide film and the field oxide film 40 are etched to complete the device isolation region. Again, the center portion of the upper portion of the wide trench is recessed like A ″.

상기와 같은 종래의 기술에 의해 제조된 반도체장치의 소자분리영역은, 제2e도의 A″과 같은 절연 매립물의 함몰로 표면이 평판하지 못하여 후속공정인 게이트전극이나 비트라인의 형성시에 도전물질이 잘 증착되지 않거나, 도전물질이 울퉁불퉁한 표면을 따라 이동하여 가장자리와 중간부분의 도전층의 두께가 달라지므로 상기 도전층의 저항값이 증가하게 되거나 또는 상기 평탄하지 못한 표면에 도전물질을 도포한 후 식각에 의해 불필요한 부분을 제거할 때 하부 단차물의 음영효과에 의해 단차물의 측벽을 따라 도전물질이 완전히 제거되지 않고 잔여물이 남아 소자동작시 원하지 않는 인접부분간을 서로 연결시켜 누설전류가 흐르게 하는 스트링거(stringer)가 발생하게 되는 등 결과적으로 반도체소자의 전기적 특성 및 신뢰도를 저하시킨다. 뿐만 아니라 제2e도의 참조부호 R에서 나타나는 것처럼 버즈비크현상이 발생하여 소자분리영역의 크기를 줄일 수 없으며, 상기 제 2 절연막의 습식식각시에 필드산화막의 일부분이 동시에 식각되어 후에 필드산화막의 두께를 보상해야 하는데 이 과정에서 상기 버즈비크가 더 커지게 된다.In the device isolation region of the semiconductor device manufactured by the conventional technique as described above, the surface of the device isolation region such as A ″ in FIG. 2e is not flat and the conductive material is not formed when the gate electrode or the bit line is formed. It is difficult to deposit, or the conductive material moves along the uneven surface and the thickness of the conductive layer at the edge and the middle portion is different, so that the resistance value of the conductive layer is increased or the conductive material is applied to the uneven surface. When removing unnecessary parts by etching, the conductive material is not completely removed along the sidewall of the step by the shading effect of the lower stepped step. (stringer) is generated, and as a result, the electrical characteristics and reliability of the semiconductor device are degraded. In addition, as shown by reference numeral R of FIG. 2e, the burying phenomenon cannot occur and the size of the device isolation region cannot be reduced. In this process, the Buzzbeek becomes larger.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하여 전기적으로 안정되고 동시에 소자분리영역을 최소화할 수 있는 소자분리방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a device isolation method that can solve the problems of the prior art as described above to be electrically stable and minimize the device isolation region.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소자분리방법은, 반도체기판상에 산화저지막, 제 1 절연막, 제 2 절연막을 순차 적층시키는 공정, 상기 제 1절연막 및 제 2 절연막을 선택적으로 식각하여 좁은 개구부와 넓은 개구부를 형성하는 공정, 상기 개구부의 내측벽에 스페이서를 형성하는 공정, 상기 스페이서를 마스크로 하여 반도체기판을 식각함으로써 좁은 트렌치와 넓은 트렌치를 형성하는 공정, 상기 트렌치 내부를 열산화시켜 제 1차 열산화막을 형성함으로써 좁은 트렌치의 내부를 매립시키고, 동시에 넓은 트렌치의 내부를 일부 매립시키는 공정, 그 내부의 일부가 상기 제 1 차 열산화막으로 매립된 넓은 트렌치의 내부를 산화가 가능한 제 1 물질층으로 채우는 공정, 및 상기 제 1 물질층의 상부를 산화시켜 제 2 차 열산화막을 형성하는 공정을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.A device isolation method of the present invention for achieving the above object is a step of sequentially stacking an oxide blocking film, a first insulating film, a second insulating film on a semiconductor substrate, by selectively etching the first insulating film and the second insulating film narrow openings And forming a wide opening, forming a spacer on an inner wall of the opening, etching a semiconductor substrate using the spacer as a mask, and forming a narrow trench and a wide trench, and thermally oxidizing the inside of the trench. Forming a secondary thermal oxide film to bury the inside of the narrow trench, and at the same time to partially fill the interior of the wide trench, a first material capable of oxidizing the interior of the wide trench filled with the primary thermal oxide film A step of filling the layer and a step of oxidizing an upper portion of the first material layer to form a second thermal oxide film; Characterized in that made.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

제3a도 내지 제3g도는 본 발명에 따른 반도체장치의 소자분리영역을 형성하는 공정을 도시한 공정순서도로서, 제 1 도의 AA' 선을 자른 단면구조이다.3A to 3G are process flow charts showing a process of forming an element isolation region of a semiconductor device according to the present invention.

먼저 제3a도를 참조하면, 반도체기판(100)상에 산화저지막을 형성하기 위한 물질로서 예를들면 옥시나이트라이드실리콘(Oxynitride-silicon : SiOxNY)을 240Å정도의 두께로 증착시켜 산화저지막(2)을 형성하고, 그 위에 제 1 절연막을 형성하기 위한 물질로서 예를들면 실리콘나이트라이드를 1500Å정도의 두께로 증착시켜 제 1 절연막(5)을 형성한다. 이어서, 상기 제 1 절연막(5) 위에 제 2 절연막을 형성하기 위한 물질로서 예를들면 HTO막(10)을 1000Å정도의 두께로 형성한 후 그 위에 포토레지스트를 도포, 마스크노광 및 현상등의 공정을 거쳐 제 1 도의 마스크패턴 P와 같은 제 1 포토레지스트패턴(15)을 형성하고 이것을 마스크로 적용하여 상기 제 2 절연막(10)을 선택적으로 식각하여 64Mb급 반도체소자의 경우에는 0.5㎛의 좁은 개구부(20)와 0.9㎛의 넓은 개구부(25)를, 256Mb급 반도체소자의 경우에는 0.4㎛의 좁은 개구부(20)와 0.6㎛의 넓은 개구부(25)를 형성한다.First, referring to FIG. 3A, as a material for forming an oxide blocking film on the semiconductor substrate 100, for example, oxide nitride film (Oxynitride-silicon: SiOxNY) is deposited to a thickness of about 240 GPa. ), And as a material for forming the first insulating film thereon, for example, silicon nitride is deposited to a thickness of about 1500 kPa to form the first insulating film 5. Subsequently, as a material for forming the second insulating film on the first insulating film 5, for example, the HTO film 10 is formed to a thickness of about 1000 GPa, and then a photoresist is applied thereon, such as mask exposure and development. The first photoresist pattern 15, which is the same as the mask pattern P of FIG. 1, is formed thereon, and the second insulating film 10 is selectively etched by applying it as a mask to narrow the opening of 0.5 mu m in the case of a 64 Mb semiconductor device. 20 and a 0.9 m wide opening 25 are formed in the case of a 256 Mb class semiconductor device, and a narrow opening 20 of 0.4 m and a wide opening 25 of 0.6 m are formed.

제3b도를 참조하면, 상기 제 1 포토레지스트패턴을 제거하고 상기 제 2 절연막(10)을 마스크로 하여 상기 제 1 절연막(5)을 식각한 후 결과물 전면에 제 3 절연막을 형성하기 위한 물질로 상기 제 1 절연막과 같은 물질인 실리콘나이트라이드를 2000Å정도의 두께로 증착시켜 제 3 절연막(16)을 형성한다.Referring to FIG. 3B, the first photoresist pattern is removed, the first insulating layer 5 is etched using the second insulating layer 10 as a mask, and then a third insulating layer is formed on the entire surface of the resultant. Silicon nitride, which is the same material as the first insulating film, is deposited to a thickness of about 2000 microseconds to form a third insulating film 16.

제3c도를 참조하면, 상기 제 3 절연막이 형성된 구조물 전면을 이방성 식각하여 상기 개구부(20,25)의 내측벽에 스페이서(17)를 형성한다. 이때 상기 좁은 개구부(20)의 내측벽에 형성된 스페이서간의 간격은 64Mb급 반도체소자의 경우에는 0.3㎛, 256Mb급 반도체소자의 경우에는 0.1㎛이고, 상기 넓은 개구부(25)의 내측벽에 형성된 스페이서간의 간격은 64Mb급 반도체소자의 경우에는 0.6㎛, 256Mb급 반도체소자의 경우에는 0.4㎛이다. 그리고 상기 제 3 절연막(10)은 식각선택비에 따라 식각되어 적은양이 남게된다. 이어서 상기 스페이서(17)를 마스크로 하여 상기 산화저지막(2)을 식각한다.Referring to FIG. 3C, spacers 17 are formed on inner walls of the openings 20 and 25 by anisotropically etching the entire surface of the structure on which the third insulating layer is formed. At this time, the spacing between the spacers formed on the inner wall of the narrow opening 20 is 0.3 [mu] m for the 64 Mb class semiconductor device and 0.1 [mu] m for the 256 Mb class semiconductor device and between the spacers formed on the inner wall of the wide opening 25. The spacing is 0.6 mu m for the 64 Mb class semiconductor elements and 0.4 mu m for the 256 Mb class semiconductor devices. The third insulating layer 10 is etched according to the etching selectivity, so that a small amount remains. Subsequently, the oxide blocking film 2 is etched using the spacer 17 as a mask.

제3d도를 참조하면, 상기 스페이서(17)를 마스크로 하여 상기 반도체기판(100)을 식각하여 좁은 트렌치(30)와 넓은 트렌치(35)를 형성한다. 이어서 상기 제 2 절연막의 잔여부분을 BOE용액이나 인산용액으로 처리하여 제거한다. 상기 스페이서는 포토공정에 의해 형성된 개구부의 크기를 줄여줌으로써, 더욱 고집화되어 포토공정에 의해 형성할 수 없는 크기의 한계를 극복할 수 있다.Referring to FIG. 3D, the semiconductor substrate 100 is etched using the spacers 17 as a mask to form narrow trenches 30 and wide trenches 35. Subsequently, the remaining portion of the second insulating film is removed by treatment with a BOE solution or a phosphoric acid solution. By reducing the size of the opening formed by the photo process, the spacer may be more highly integrated and overcome the limitation of the size that cannot be formed by the photo process.

제3e도를 참조하면, 상기 트렌치(30,35)의 내부를 열산화시켜 1000Å정도의 제 1 차 열산화막(40)을 형성함으로써, 상기 좁은 트렌치(30)의 내부는 상기 제 1 차 열산화막으로 매립되고, 상기 넓은 트렌치(35)의 내부는 그 내벽에 상기 두꺼운 제 1 차 열산화막(40)으로 일부가 매립된다. 이어서, 상기 제 1 차 열산화막(40)형성공정 후 결과물 전면에 산화가 가능한 물질로서 예를 들면, 다결정 실리콘을 7000Å의 두께로 도포하여 제 1 물질층(45)을 형성하고 다시 상기 제 1 물질층(45)을 이방성 식각하여 상기 트렌치(30,35)의 내부에만 남아있도록 한다. 이때 상기 좁은 트렌치(30)의 상부의 일부분에는 상기 제 1 차 열산화막(40)으로 상기 좁은 트렌치(30)를 완전히 매립하지 못한 경우에 상기 제 1 물질층(45)이 잔재할 수 있다.Referring to FIG. 3E, the inside of the trenches 30 and 35 is thermally oxidized to form a first thermal oxide film 40 of about 1000 kV, so that the inside of the narrow trench 30 is formed in the first thermal oxide film. The inside of the wide trench 35 is partially embedded in the inner wall of the thick primary thermal oxide film 40. Subsequently, as a material capable of being oxidized on the entire surface of the resultant after the first thermal oxide film 40 forming process, for example, polycrystalline silicon is applied to a thickness of 7000 kPa to form the first material layer 45 and the first material again. The layer 45 is anisotropically etched so that it remains only inside the trenches 30 and 35. In this case, the first material layer 45 may remain in a portion of the upper portion of the narrow trench 30 when the narrow trench 30 is not completely filled with the first thermal oxide film 40.

제3f도를 참조하면, 상기 트렌치(30,35) 상부의 다결정 실리콘을 열산화시켜 1000Å~1500Å정도의 제 2 차 열산화막(50)을 형성한다. 이어서 상기 산화방지막, 제 1 절연막 및 스페이서를 습식식각하여 제거한다.Referring to FIG. 3f, a second thermal oxide film 50 having a thickness of about 1000 ns to about 1500 ns is formed by thermally oxidizing polycrystalline silicon on the trenches 30 and 35. Subsequently, the antioxidant film, the first insulating film, and the spacer are wet-etched and removed.

제3g도를 참조하면, 상기 습식식각공정시 발생할 수 있는 스트레스를 보상하기 위해 희생산화막을 성장시키고 희생산화막 및 제 2 차 열산화막(50)의 일분분을 다시 BOE용액으로 습식식각시킴으로써 소자분리영역을 완성한다. 상기 소자분리영역의 크기는 64Mb급 반도체소자의 경우에 있어서는 좁은 트렌치부분과 넓은 트렌치부분이 각각 0.35㎛, 0.8㎛이고, 256Mb급 반도체소자의 경우에 있어서는 좁은 트렌치부분과 넓은 트렌치부분이 각각 0.25㎛, 0.5㎛ 정도이다.Referring to FIG. 3g, in order to compensate for stress that may occur during the wet etching process, a sacrificial oxide film is grown, and a portion of the sacrificial oxide film and the second thermal oxide film 50 are wet-etched again with BOE solution to separate the device isolation region. To complete. The size of the isolation region is 0.35 µm and 0.8 µm in the narrow trench and the wide trench in the case of the 64 Mb semiconductor device, and 0.25 µm in the narrow trench and the wide trench in the 256 Mb semiconductor device, respectively. , About 0.5 μm.

따라서, 상기와 같은 본 발명에 따른 소자분리방법은 종래 기술에서 문제시되던 넓은 트렌치내의 가운데 부분의 절연물이 함몰되는 것을 트렌치 내부에 1차적으로 두꺼운 열산화막을 형성하고 다시 상기 두꺼운 열산화막으로 매립되지 않은 일부 영역만을 다결정 실리콘으로 매립하여 산화시킴으로써 소자분리영역의 평탄화 특성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 필드산화막 형성시 같이 산화되어 버즈비크를 발생시키는 패드산화막 대신 산화되지 않는 물질인 옥시나이트라이드실리콘을 사용함으로써 버즈비크의 발생을 저지할 수 있다.Therefore, in the device isolation method according to the present invention as described above, a thick thermal oxide film is formed in the inside of the trench so that the insulator in the center portion of the wide trench, which is a problem in the prior art, is not embedded in the thick thermal oxide film. The planarization characteristics of the device isolation region may be improved by filling only a portion of the region with polycrystalline silicon. In addition, by using oxynitride silicon, which is a non-oxidized material, in place of a pad oxide film that is oxidized as in the field oxide film formation to generate a buzz beak, it is possible to prevent the occurrence of burj beak.

또한, 질화막으로 개구부의 내측벽에 스페이서를 형성하여 상기 개구부의 크기를 줄여줌으로써, 고도로 고집적화되어 포토공정에 의해 형성할 수 없는 크기의 한계를 극복할 수 있다.In addition, by forming a spacer on the inner wall of the opening with a nitride film to reduce the size of the opening, it is possible to overcome the limitation of the size which is highly integrated and cannot be formed by the photo process.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며 본 발명의 주된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 여러가지 변형이 가능하다.The present invention is not limited to the above embodiments and various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the main technical idea of the present invention.

Claims (18)

반도체기판상에 산화저지막, 제 1 절연막, 제 2 절연막을 순차 적층시키는 공정 ; 상기 제 1절연막 및 제 2 절연막을 선택적으로 식각하여 좁은 개구부와 넓은 개구부를 형성하는 공정 ; 상기 개구부의 내측벽에 스페이서를 형성하는 공정 ; 상기 스페이서를 마스크로 하여 반도체기판을 식각함으로써 좁은 트렌치와 넓은 트렌치를 형성하는 공정 ; 상기 트렌치 내부를 열산화시켜 제 1차 열산화막을 형성함으로써 좁은 트렌치의 내부를 매립시키고, 동시에 넓은 트렌치의 내부를 일부 매립시키는 공정 ; 그 내부의 일부가 상기 제 1 차 열산화막으로 매립된 넓은 트렌치의 내부를 산화가 가능한 제 1 물질층으로 채우는 공정 ; 및 상기 제 1 물질층의 상부를 산화시켜 제 2 차 열산화막을 형성하는 공정을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 소자분리방법.A step of sequentially stacking an oxide blocking film, a first insulating film, and a second insulating film on a semiconductor substrate; Selectively etching the first insulating film and the second insulating film to form a narrow opening and a wide opening; Forming a spacer on an inner wall of the opening; Forming a narrow trench and a wide trench by etching the semiconductor substrate using the spacer as a mask; Thermally oxidizing the inside of the trench to form a first thermal oxide film, thereby filling the inside of the narrow trench and partially filling the inside of the wide trench; Filling a portion of the inside of the wide trench filled with the first thermal oxide film with a first material layer capable of oxidation; And forming a secondary thermal oxide film by oxidizing an upper portion of the first material layer. 제 1 항에 있어서, 상기 좁은 개구부는 폭이 0.5㎛, 상기 넓은 개구부는 0.9㎛인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 소자분리방법.The method of claim 1, wherein the narrow opening has a width of 0.5 μm and the wide opening has a thickness of 0.9 μm. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 좁은 개구부의 내측벽에 형성된 스페이서간의 간격은 0.3㎛, 상기 넓은 개구부의 내측벽에 형성된 스페이서간의 간격은 0.6㎛인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 소자분리방법.The method of claim 1, wherein a space between the spacers formed on the inner wall of the narrow opening is 0.3 μm, and a space between the spacers formed on the inner wall of the wide opening is 0.6 μm. . 제 3 항에 있어서, 상기 스페이서를 마스크로 하여 형성된 상기 좁은 트렌치와 넓은 트렌치 내부의 제 1 차 열산화막의 두께는 1000Å 이상임을 특징으로 하는 반도체장치의 소자분리방법.4. The method of claim 3, wherein a thickness of the first thermal oxide film in the narrow trench and the wide trench formed by using the spacer as a mask is 1000 kPa or more. 제 4 항에 있어서, 상기 넓은 트렌치 내부의 제 2 차 열산화막의 두께는 1000Å~1500Å정도임을 특징으로 하는 반도체장치의 소자분리방법.5. The method of claim 4, wherein the thickness of the second thermal oxide film in the wide trench is about 1000 to 1500 microns. 제 5 항에 있어서, 상기 좁은 트렌치를 매립하여 형성된 소자분리영역은 0.35㎛, 상기 넓은 트렌치를 매립하여 형성된 소자분리영역은 0.8㎛정도임을 특징으로 하는 반도체장치의 소자분리방법.The device isolation method of claim 5, wherein the device isolation region formed by filling the narrow trench is 0.35 μm, and the device isolation region formed by filling the wide trench is about 0.8 μm. 제 6 항에 있어서, 상기 소자분리영역은 64Mb급 반도체메모리소자에 적용함을 특징으로 하는 반도체장치의 소자분리방법.7. The method of claim 6, wherein the device isolation region is applied to a 64Mb semiconductor memory device. 제 1 항에 있어서, 상기 좁은 개구부는 폭이 0.4㎛, 상기 넓은 개구부는 0.6㎛인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 소자분리방법.The method of claim 1, wherein the narrow opening has a width of 0.4 μm and the wide opening has a thickness of 0.6 μm. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 좁은 개구부의 내측벽에 형성된 스페이서간의 간격은 0.1㎛, 상기 넓은 개구부의 내측벽에 형성된 스페이서간의 간격은 0.4㎛인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 소자분리방법.9. The method of claim 1 or 8, wherein the spacing between the spacers formed on the inner wall of the narrow opening is 0.1 mu m, and the spacing between the spacers formed on the inner wall of the wide opening is 0.4 mu m. . 제 9 항에 있어서, 상기 스페이서를 마스크로 하여 형성된 상기 좁은 트렌치와 넓은 트렌치 내부의 제 1 차 열산화막의 두께는 1000Å 이상임을 특징으로 하는 반도체장치의 소자분리방법.10. The method of claim 9, wherein a thickness of the first thermal oxide film in the narrow trench and the wide trench formed by using the spacer as a mask is 1000 GPa or more. 제10항에 있어서, 상기 좁은 트렌치를 매립하여 형성된 소자분리영역은 0.25㎛,상기 넓은 트렌치를 매립하여 형성된 소자분리영역은 0.5㎛정도임을 특징으로 하는 반도체장치의 소자분리방법.The device isolation method of claim 10, wherein the device isolation region formed by filling the narrow trench is 0.25 μm, and the device isolation region formed by embedding the wide trench is about 0.5 μm. 제11항에 있어서, 상기 소자분리영역은 256Mb급 반도체메모리소자에 적용함을 특징으로 하는 반도체장치의 소자분리방법.12. The method of claim 11, wherein the device isolation region is applied to a 256Mb semiconductor memory device. 제 1 항에 있어서, 상기 산화저지막은 옥시나이트라이드실리콘을 240Å정도의 두께로 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 소자분리방법.The method of claim 1, wherein the oxide blocking film is formed by forming an oxynitride silicon in a thickness of about 240 GPa. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 절연막은 실리콘나이트라이드를 1500Å정도의 두께로 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 소자분리방법.2. The method of claim 1, wherein the first insulating film is formed by forming silicon nitride in a thickness of about 1500 kPa. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 절연막은 HTO를 1000Å정도의 두께로 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 소자분리방법.The method of claim 1, wherein the second insulating film is formed by forming HTO with a thickness of about 1000 GPa. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서는 상기 개구부 형성후 결과물 전면에 실리콘나이트라이드를 2000Å정도의 두께로 형성하고, 이어서 상기 실리콘나이트라이드에 대한 이방성 식각을 실시함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 소자분리방법.The device of claim 1, wherein the spacer is formed by forming silicon nitride on the entire surface of the resultant after the opening is formed, and then performing anisotropic etching on the silicon nitride. Separation Method. 제 1 항 또는 제15항에 있어서, 상기 제 2 절연막은 상기 트렌치 형성공정후 제거됨을 특징으로 하는 반도체장치의 소자분리방법.The method of claim 1 or 15, wherein the second insulating film is removed after the trench forming process. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 물질층은 다결정 실리콘인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 소자분리방법.2. The method of claim 1 wherein the first material layer is polycrystalline silicon.
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